CN109294642A - 一种水煤浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水煤浆，所述水煤浆以难成浆煤的煤粉和兰炭粉为原料，经过复配后加入水和添加剂，混合制得成品。本发明的有益效果：本发明复配所得的水煤浆可以使固定碳含量比单独原煤粉的产品提高1％～6％，发热量提高2％～10％；水煤浆浆体的粘度为600‑1490MPA.S，水煤浆浓度在58‑65％，比单一原煤粉的浆体浓度提高3％～10％，本发明的水煤浆的灰份减少，固定碳增多，十分有利于气化制备合成气；有效固定碳含量大幅度提高，降低气化反应的能耗，有效提高气化装置的效率。

Description

一种水煤浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种水煤浆，具体涉及一种以兰炭粉与煤粉复配而成的水煤浆及其制备方法。

背景技术

传统的水煤浆是由大约65％的煤、34％的水和1％的添加剂通过物理加工得到的一种低污染、高效率、可管道输送的代油煤基流体燃料。它改变了煤的传统燃烧方式，显示出了巨大的环保节能优势。近几年来，水煤浆是我国重点发展的清洁利用煤炭的技术之一，虽然我国煤炭资源储量丰富，但适宜制备高浓度、低粘度的优质水煤浆煤资源紧缺。近年来，随着煤化工产业中水煤浆气化装置的快速发展，增产降耗尤为重要。然而，与之相适应的优质气化煤的供应越来越紧张，矛盾日益突出，寻找新的水煤浆煤资源的代替品显得尤为重要，其中针对难成浆煤种的改质或复配调制技术是主要技术路径。

中国内蒙古鄂尔多斯和陕西北部地区是兰炭资源的集中区，其储量在数千亿吨，其中大部分为低变质煤，这种低变质煤中低温干馏所得的固体产品为兰炭，其在生产、运输和存放过程中会产生大量的粉末；由于粒度小等原因不能作为炭质还原剂用于铁合金、电石生产或作固定床气化原料，早期被遗弃未加以利用。近年来随着能源资源的紧缺，这些兰炭粉大量作为燃料、气化原料、高炉喷吹原料使用。目前的兰炭的主要用途未充分发挥其特点，造成了兰炭末中有效资源的极大浪费，因此，如何深入研究兰炭末的深加工，提高其利用价值，已成为一个重要的研究课题。近年来许多科研人员和学者对兰炭末的综合利用进行了大量研究，取得了一系列成果。如兰炭末活化制备活性焦、配煤制焦炭及成型制型焦或型煤技术较为成熟，其他的高附加值利用也得到了相应的研究，如制作电极材料、分子筛、高级粉体等技术也日渐成熟，但作为难成浆煤种的水煤浆改质原料或添加物的用途开发研究尚处于空白。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种水煤浆及其使用方法，其成品为采用兰炭粉和煤粉复配后改质增效的水煤浆，具有灰分低，固定碳含量高，发热量较高，粘度较高等特点。

本发明的目的是提供一种水煤浆。

本发明的再一目的是提供上述水煤浆的制备方法。

根据本发明的具体实施方式的水煤浆，所述水煤浆通过包括以下步骤的生产工艺制备：

(1)将主料煤进行破碎，形成煤粗粉；

(2)将步骤(1)得到的煤粗粉与兰炭粉进行复配，然后研磨制成混合细粉；

(3)向步骤(2)得到的所述混合细粉加入水和添加剂，混合均匀，调制成水煤浆。

根据本发明的具体实施方式的水煤浆，其中，步骤(1)中，所述主料煤破碎至粒度为15mm以下。

根据本发明的具体实施方式的水煤浆，其中，步骤(2)中，所述的兰炭粉为低变质煤低温干馏所得的固体产品。

根据本发明的具体实施方式的水煤浆，其中，步骤(2)中，所述的兰炭粉的粒度小于10mm，所述的兰炭粉的固定碳含量大于74％。

根据本发明的具体实施方式的水煤浆，其中，步骤(2)中，所述兰炭粉的添加量为所述煤粗粉重量的1-25％。

根据本发明的具体实施方式的水煤浆，其中，步骤(3)中，所述添加剂的添加量为所述混合细粉重量的0.16-0.3％。

根据本发明的具体实施方式的水煤浆，其中，步骤(3)中，所述水煤浆的粘度为600-1490mPa.S，所述水煤浆浓度为58-65％。水煤浆浓度(质量分数％)＝干煤质量(g)/[干煤质量(g)+水(g)+添加剂(g)]×100％

根据本发明的具体实施方式的水煤浆，其中，步骤(3)中，所述添加剂为阴离子型表面活性剂。

根据本发明的具体实施方式的水煤浆，进一步，所述添加剂为木质素磺酸钠。

根据本发明的具体实施方式的水煤浆的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将主料煤进行破碎，形成煤粗粉；

(2)将步骤(1)得到的煤粗粉与兰炭粉进行复配，然后研磨制成混合细粉；

(3)向步骤(2)得到的所述混合细粉加入水和添加剂，混合均匀，调制成水煤浆。

根据本发明的具体实施方式的水煤浆，其中，步骤(1)中，所述主料煤为银星二矿煤和/或羊一矿高灰熔点煤。

根据本发明的具体实施方式的水煤浆，其中，步骤(1)中，所述添加剂的密度≥1.1g/cm³，pH值＞8，凝固点为-10℃，固含量≥38％，磺基含量≥6％，水不溶物＜0.5％，磺化度≥15％。

中国内蒙古鄂尔多斯和陕西北部地区的低变质煤经低温干馏所得的固体产品为兰炭，本发明中的兰炭粉为其在生产、运输和存放过程中会产生大量的粉末，其成本低廉，且具有固定碳高、灰分和挥发分低、热值高等优点；此外，兰炭粉的C/H原子比例和瘦煤比较接近，并且具有一定的供氢作用，因此，作为水煤浆的配煤原料具有极大潜力，本发明中的兰炭粉可以提升热值，还可以显著提升水煤浆的稳定性。

木质素磺酸钠即为木质素磺酸的钠盐，是一种天然高分子聚合物，阴离子型表面活性剂。具有很强的分散能力，适于将固体分散在水介质中。由于分子量和官能团的不同而具有不同程度的分散性，能吸附在各种固体质点的表面上，可进行金属离子交换作用，也因为其组织结构上存在各种活性基，因而能产生缩合作用或与其他化合物发生氢键作用。在工业上，木质素磺酸钠广泛地用作分散剂和润湿剂。本发明中的木质素磺酸钠是生产纸浆的副产物，是较好的表面活性剂，对重金属，尤其是铁、铜、亚锡离子有较好的螯合能力，是有效的螯合剂。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明中的兰炭粉灰份、硫份低、热值高，将兰炭粉加入到煤粉中，使煤粉的灰分降低、发热量升高的同时，还改善了煤的成浆性能；

(2)兰炭粉使难成浆煤的煤粉的成浆性能得到显著改善，复配所得的水煤浆可以使固定碳含量比单独原煤粉的产品提高1％～6％，发热量提高2％～10％；水煤浆浆体的粘度为600-1490MPA.S，难成浆煤制备的水煤浆浓度在58-65％，比单一原煤粉的浆体浓度提高3％～10％，降低了运输成本和周期，同时节约了存放空间。

(3)本发明的水煤浆的灰份减少，固定碳增多，十分有利于气化制备合成气；

(4)本发明以兰炭粉为原料，原料含碳量高，易得，且价格低廉；与难成浆的煤粉复配，使得到的水煤浆的有效固定碳含量大幅度提高，降低气化反应的能耗，有效提高气化装置的效率；还具有对煤炭资源的节约利用、高效利用具有实际经济效益。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例1

本实施例提供了一种水煤浆，通过以下步骤的生产工艺进行制备：

(1)将主料煤进行破碎，形成煤粗粉；

(2)将步骤(1)得到的煤粗粉与兰炭粉进行复配，然后研磨制成混合细粉；

(3)向步骤(2)得到的所述混合细粉加入水和添加剂，混合均匀，调制成水煤浆。

实施例2

本实施例提供了一种水煤浆，通过以下步骤的生产工艺进行制备：

(1)将主料煤进行破碎至粒度为15mm，形成煤粗粉；

(2)将步骤(1)得到的煤粗粉与兰炭粉以重量比为85:15进行复配，所述的兰炭粉为低变质煤低温干馏所得的固体产品，粒度小于10mm，固定碳含量为74.82％，然后研磨至粒径为3mm，制成混合细粉；

(3)向步骤(2)得到的所述混合细粉加入水和0.26％重量的添加剂，所述添加剂为木质素磺酸钠，混合均匀，经棒磨机混合、磨制后筛桶过筛得到水煤浆。

本实施例采用的主料煤为宁夏宁东矿区银星二矿，具体主要指标见表1；所用兰炭来自与某电石公司，具体主要指标见表2；添加剂为奥斯夫公司生产的木质素磺酸钠，其对难成浆煤质具有优异的成浆性能，具有指标见表3。

表1银星二矿原煤检测报告

表2兰炭粉成分表

表3添加剂的技术指标

本实施例得到的水煤浆的粒度分布见表4：

表4粒度分布表

粒度级	通过率标准(％)
		8目	100
14目	98±2
		40目	95±5
120目	55±5
		200目	40±5
325目	35±3

本实施例得到的水煤浆，所用的棒磨机采用不同的调控级，在粘度、浓度、流动性、稳定性及粒度分布与银星二矿原煤制成的煤粉的比较如表5：

表5银星二矿原煤与实施例2得到的水煤浆的比较

从表5中可以看出，本实施例得到的水煤浆浓度在60.2％-63.0％，粘度小于1456mpa.s，流动性和稳定性比较好；固定碳含量为55％左右，比原煤提高约5％。

实施例3

本实施例提供了一种水煤浆，与实施例2的区别在于添加剂的添加量为所述混合细粉重量的0.31％，得到的水煤浆在粘度、浓度、流动性、稳定性、固定碳含量及粒度分布与银星二矿原煤制成的煤粉的比较如表6：

表6银星二矿原煤与实施例3得到的水煤浆的比较

从表6中可以看出，本实施例得到的水煤浆在粘度、浓度、流动性、稳定性、及粒度分布上均优于银星二矿原煤。

实施例4

本实施例提供了一种水煤浆，与实施例2的区别在于：所述煤粗粉与兰炭粉以重量比为80:20，通过调整棒磨机调控级，得到的水煤浆的参数如表7。

表7实施例4得到的水煤浆的参数

实施例5

本实施例提供了一种水煤浆，与实施例2的区别在于：所述煤粗粉与兰炭粉以重量比为90:10，通过调整棒磨机调控级，得到的水煤浆的参数如表8。

表8实施例5得到的水煤浆的参数

实施例6

本实施例提供了一种水煤浆，与实施例2的区别在于：所述煤粗粉与兰炭粉以重量比为95:5，通过调整棒磨机调控级，得到的水煤浆的参数如表9。

表9实施例6得到的水煤浆的参数

通过实施例2-6的结果表明，银星二矿煤为主料煤，加入兰炭粉后，在合理配煤及调控级配时，可以获得成浆浓度稳定在60％-63％、粘度小于1500mpa.s的水煤浆，适合于德士古炉生产使用等。

实施例7

本实施例提供了一种水煤浆，与实施例2的区别在于：所述主料煤为银星二矿煤和羊一矿原煤混合后的混合煤，添加的所述兰炭、羊一矿原煤和银星二矿煤的重量比为1:4:5，所述羊一矿原煤的检测结果如表10，通过调整棒磨机调控级，得到的水煤浆的参数如表11。

表10羊一矿原煤的检测结果

表11实施例7得到的水煤浆的参数

实施例8

本实施例提供了一种水煤浆，采用的主料煤为银星二矿煤和羊一矿原煤混合后的混合煤，与实施例7的区别在于：添加的所述兰炭、羊一矿原煤和银星二矿煤的重量比为2:3:5，通过调整棒磨机调控级，得到的水煤浆的参数如表12。

表12实施例8得到的水煤浆的参数

实施例9

本实施例提供了一种水煤浆，采用的主料煤为银星二矿煤和羊一矿原煤混合后的混合煤，与实施例7的区别在于：添加的所述兰炭、羊一矿原煤和银星二矿煤的重量比为2:2:6，通过调整棒磨机调控级，得到的水煤浆的参数如表13。

表13实施例9得到的水煤浆的参数

实施例7-9，以难成浆煤如银星二矿煤为基础煤种，兰炭末为重要提质组分，可以实现对羊一矿高灰熔点煤的改性处理，该配煤方案得到的水煤浆的有益效果为：(1)兰炭的高固定碳含量使制成的本发明的成品的固定炭含量大于55wt％；(2)银星二矿煤的低灰熔点使配煤灰熔点低于1250℃。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种水煤浆，其特征在于，所述水煤浆通过包括以下步骤的生产工艺制备：

(1)将主料煤进行破碎，形成煤粗粉；

(2)将步骤(1)得到的煤粗粉与兰炭粉进行复配，然后研磨制成混合细粉；

(3)向步骤(2)得到的所述混合细粉加入水和添加剂，混合均匀，调制成水煤浆。

2.根据权利要求1所述的水煤浆，其特征在于，步骤(1)中，所述主料煤破碎至粒度为15mm以下。

3.根据权利要求1所述的水煤浆，其特征在于，步骤(2)中，所述的兰炭粉为低变质煤低温干馏所得的固体产品。

4.根据权利要求1所述的水煤浆，其特征在于，步骤(2)中，所述的兰炭粉的粒度小于10mm，所述的兰炭粉的固定碳含量大于74％。

5.根据权利要求1所述的水煤浆，其特征在于，步骤(2)中，所述兰炭粉的添加量为所述煤粗粉重量的1-25％。

6.根据权利要求1所述的水煤浆，其特征在于，步骤(3)中，所述添加剂的添加量为所述混合细粉重量的0.16-0.3％。

7.根据权利要求1所述的水煤浆，其特征在于，步骤(3)中，所述水煤浆的粘度为600-1490mPa.S，所述水煤浆浓度为58-65％。

8.根据权利要求1所述的水煤浆，其特征在于，步骤(3)中，所述添加剂为阴离子型表面活性剂。

9.根据权利要求8所述的水煤浆，其特征在于，所述添加剂为木质素磺酸钠。

10.制备权利要求1所述的水煤浆的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将主料煤进行破碎，形成煤粗粉；

(2)将步骤(1)得到的煤粗粉与兰炭粉进行复配，然后研磨制成混合细粉；

(3)向步骤(2)得到的所述混合细粉加入水和添加剂，混合均匀，调制成水煤浆。